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第三节 阿基米德原理
第九章 浮力
知1－讲
感悟新知
知识点
探究浮力的大小
1
1. 提出问题 浮力大小与排开液体所受重力大小有怎样的关系？
2. 猜想与假设 浮力的大小与物体排开的液体所受的重力大小可能相同。
3. 设计实验 利用称重法测出物体在液体中受到的浮力，同时测出物体浸没在液体中时排开液体的重力，然后比较二者之间的关系。
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4. 实验中需要测量的物理量 空烧杯的重力 G 杯、物体的重力G 物、物体浸没在液体中时弹簧测力计示数 F 示、烧杯和被排开液体的总重力 G 总。
5. 实验器材 弹簧测力计、石块、细线、溢水杯、烧杯、水。
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6. 实验步骤
(1)如图 1 甲，用弹簧测力计测出石块所受重力 G 石。
(2)如图 1 乙，用弹簧测力计测出空烧杯所受重力 G 杯。
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(3) 如图 1 丙，往溢水杯中加水，加至溢水口处，把石块慢慢浸没在水中，排开的水全部流入烧杯中，读出此时弹簧测力计的示数 F 示。
(4) 如图 1 丁，用弹簧测力计测出烧杯和石块排开水的总重力 G 总。
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(5) 换用不同的石块(石块均不吸水)，重复上面的实验步骤，并把实验数据记录在下面表格中。
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实验序号 石块所受重力G 石 /N 空烧杯的重力G 杯 /N 石块浸没在水中时弹簧测力计示数 F 示 /N 烧杯和石块排开水的总重力G 总 /N 石块所受浮力F 浮 /N 石块排开的水所受的重力 G 排 /N
1 1.4 0.4 0.8 1 0.6 0.6
2 2 0.4 1.2 1.2 0.8 0.8
3 2.2 0.4 1.4 1.2 0.8 0.8
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7. 分析与论证 根据实验数据，比较各次实验中石块所受的浮力与石块排开的水的重力的大小关系， F 浮 = G 排。
8. 实验结论 浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小。
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实验点拨
1. 为了减小实验误差，应先测 G 杯 ，再测 G 总。
2. 溢水杯中的水的深度必须与溢水口相平，只有这样，物体排开的水才会全部溢出，能准确测出物体排开的水所受的重力。
3. 将物体浸没在水中后，手不要晃动， 应等水不再流出，弹簧测力计保持静止后再读数。为了使实验更加精确，可把弹簧测力计固定在铁架台上。
4. 换用不同质量(或体积 )的物体进行多次实验的目的是使实验结论更具有普遍性。
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某同学在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关
系”时，做了如图 2 所示的实验。根据要求完成下列探究过程。
例1
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解析： （1）由图 A 可知，弹簧测力计的分度值为 0.2 N，示数为 3 N，石块的重力 G =3 N。
（2）由图 B 可知，弹簧测力计的示数为 1.6 N，即石块浸没在水中后测力计的示数 F=1.6 N。由称重法测浮力可知，石块所受浮力 F 浮 =G-F=3 N-1.6 N=1.4 N。
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（3）由图 C 可知，弹簧测力计的示数为 0.4 N，即空烧杯的重力为 0.4 N；由图 D 可知，弹簧测力计的示数为 1.8 N，即烧杯和烧杯内水的总重力为 1.8 N，则石块排开的水所受到的重力为 G 排 =G 总 - G 杯 =1.8 N-0.4 N=1.4 N。
（4）通过比较 F 浮和 G 排的大小，可以发现 F 浮 =G 排 =1.4 N。
（5）通过实验数据可得：浸在液体中的物体受到向上的浮力大小等于它排开的液体受到的重力，这就是著名的阿基米德原理。
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(1)石块的重力 G= _____N。
(2)石块浸没在水中后测力计的示数 F= ______N，由此可
得石块所受浮力 F 浮 =________N。
(3)石块排开的水所受到的重力 G 排 = _______N。
(4)通过比较 F 浮和 G 排的大小，可以发现： F 浮_____ G 排。
3
1.6
1.4
1.4
=
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解析： （6）首先测量空烧杯的重力，这是为了后续
计算排开的水的重力做准备；接着测量石块的重力，这是为了后续计算石块受到的浮力做准备；然后将石块浸没在装满水的溢水杯中，读取弹簧测力计的示数，从而求出石块受到的浮力；最后测量烧杯和石块排开的水的总重力，用于计算石块排开的水的重力。在做此类实验时，这个顺序确保了在测量物体所受浮力和排开的液体的重力时，物体和容器的状态是最稳定的，从而提高了测量的准确性。此外，按这个顺序进行实验，可以有效地避免物体和容器沾水带来的影响，进一步减小了实验误差。故该实验最合理的顺序是 CABD。
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(5)由实验数据可得：浸在液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的_________。这 就 是 著名的 ________原理。
(6)你认为这次实验最合理的顺序是 ____________ 。
重力
阿基米德
CABD
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1.为了探究物体浸入液体时所受浮力大小与被排开液体的重力的关系，小红用如图所示实验装置进行探究。
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(1) 通 过 实 验 得 到结 论：浸 在 液 体 中 的物 体，受 到 的 浮力大小 _____（填“大于”“小于”或“等于”）物体排开液体的重力。
等于
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(2)以下情况中不会影响实验结论的是_____ 。
A. 图甲中液面未与溢水杯的溢水口相平
B. 图乙操作中物体 碰到溢水杯的杯底
C. 图乙中物体未浸没在水中
(3)物体浸入溢水杯中的液体的过程中电子秤示数将_________ 。
C
不变
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知识点
阿基米德原理
2
1. 内容 浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小。
2. 关系公式 F 浮 = G 排。
公式推导过程： F 浮 = G 排 =m 排 g=ρ 液 V 排 g。
由公式可知： F 浮只与 ρ 液、 V 排有关。
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公式中各符号所表示的物理量及单位：
3. 适用范围 阿基米德原理不仅适用于液体，也适用于气体。
物体受到的气体的浮力 F 浮 =G 排 =m 排 g=ρ 气V 排 g。
符号 物理量 单位
F 浮 浮力 牛（ N）
G 排 排开的液体所受重力 牛（ N）
ρ 液 液体的密度 千克 / 立方米（ kg/m3）
V 排 排开液体的体积 立方米（ m3）
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深度理解
V 物、V 排、V 浸之间的关系
(1) 部分浸入：V 排 =V 浸 (2) 全部浸入(浸没)：V 排 =V 浸 =V 物。
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体积为 2×10 -3 m 3 的金属球浸没在水中。 g 取10 N/kg， ρ 水 =1.0×103 kg/m 3，求：
(1)金属球排开水的体积 V 排。
(2)金属球排开水的质量 m 排。
(3)金属球受到的浮力 F 浮。
例2
解题秘方：利用阿基米德原理计算时要特别注意单位换算。
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(1)金属球排开水的体积 V 排。
(2)金属球排开水的质量 m 排。
解： 金 属 球 浸 没 在 水 中，排 开 水 的 体 积
V 排 =V= 2×10 -3 m 3。
金属球排开水的质量 m 排 =ρ 水V 排 =
1.0×10 3 kg/m 3× 2×10 -3 m 3=2 kg。
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(3)金属球受到的浮力 F 浮。
解： 金属球受到的浮力 F 浮 =G 排 =m 排 g=
2 kg×10 N/kg= 20 N。
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2.将一质量为 600 g，密度为 0.6 g/cm 3 的正方体木块用细线系于底面积为 400 cm 2 容器的水中，如图所示，木块静止时，此时木块所受浮力为______N。
10
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[中考·广州 ] 潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区，急剧下降的过程称为“掉深”。如图 3，某潜水艇从 a 处驶入低密度海水区，“掉深”到 b 处。与 a 处相比，潜水艇在 b 处（　　）
A．受到的浮力变小
B．受到的浮力变大
C．排开海水的重力不变
D．排开海水的重力变大
例3
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解题秘方：物体所受浮力的大小与排开液体的体积、液体的密度两个因素有关，判断物体所受浮力的大小时必须同时考虑这两个因素，不能顾此失彼。
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解析： 潜水艇从高密度海水区驶入低密度海水区，
排开海水的体积不变，根据 F 浮 =ρ 液 V 排 g 可知，潜水艇受到的浮力变小，因此与潜水艇在 a 处相比，在 b 处受到的浮力变小，故A 符合题意， B 不符合题意；根据阿基米德原理可知，物体浸在液体中受到的浮力等于其排开的液体受到的重力，由于潜水艇受到的浮力变小，所以潜水艇排开的海水的重力变小，即与潜水艇在 a 处相比，在 b 处排开的海水的重力变小，故 C、 D不符合题意。 故选 A。
答案： A
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3.如图所示，体积相同而材料不同的四个小球甲、乙、丙、丁静止在水中，这四个小球所受的浮力分别为 F 甲、 F 乙、 F 丙、F 丁，则( )
A． F 甲 =F 乙
B． F 甲 C． F 乙 >F 丙
D． F 甲 >F 乙
B
阿基米德原理
F 浮 =G 排 =ρ 液 V 排 g
探究浮力的大小
阿基米德原理
计算浮力

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